(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リード導体の両面側に一対の絶縁フィルムが貼り付けられたリード部材であって、
前記リード導体は、厚さ０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の金属材料からなり、
前記絶縁フィルムは架橋層と接着層とからなり、
前記接着層はメルトフローレートが４ｇ／１０分以上７ｇ／１０分以下のポリプロピレンをベース樹脂とし、その厚さが前記リード導体の厚さの５分の１以上２分の１以下であり、
前記架橋層には、ポリプロピレンをベース樹脂として０．５重量％以上１０重量％以下の架橋助剤及び０．１重量％以上３．０重量％以下のフェノール系酸化防止剤が添加され、前記架橋助剤は分子内に不飽和基を少なくとも２個以上含む化合物からなり、
前記絶縁フィルムの接着層同士が前記リード導体を介して熱融着されて互いに貼り合わされていることを特徴とするリード部材。
【請求項２】
請求項１に記載のリード部材が接続された正極及び負極が電解質媒体とともに封入材で密封され、前記リード部材の前記絶縁フィルムが前記封入材に密着されていることを特徴とするリード部材付蓄電デバイス。
【請求項３】
リード導体の両面側に一対の絶縁フィルムを貼り付けるリード部材の製造方法であって、
メルトフローレートが４ｇ／１０分以上７ｇ／１０分以下のポリプロピレンをベースとして厚さが前記リード導体の厚さの５分の１以上２分の１以下である接着層とポリプロピレンをベース樹脂として０．５重量％以上１０重量％以下であり分子内に不飽和基を少なくとも２個以上含む化合物からなる架橋助剤及び０．１重量％以上３．０重量％以下のフェノール系酸化防止剤が添加された架橋層とからなる前記絶縁フィルムを、厚さ０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の金属材料からなる前記リード導体の両面側から前記接着層側を対向させて熱融着により貼り合わせることを特徴とするリード部材の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のリード部材の製造方法であって、
温度１６０℃以上２３０℃以下で７秒以上２０秒以下の加熱時間で加熱して前記絶縁フィルムを熱融着させて貼り合わせることを特徴とするリード部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、封入材で密閉した電池に用いられるリード部材、そのリード部材付蓄電デバイス及びリード部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などの小型電子機器に用いられるリード部材付電池は、例えば、リード部材が接続された正極及び負極が電解質媒体とともに封入材で密封され、リード部材が絶縁フィルムで封入材に密着された構造を有している。
この種のリード部材付電池のリード部材は、リード導体と、このリード導体を被覆し、封入材の内面に融着される絶縁フィルムとを備えており、絶縁フィルムとして、ゲル分率が２０〜９０％である架橋ポリオレフィン樹脂からなる架橋層と、リード導体に接着され且つ熱可塑性ポリオレフィン樹脂からなる熱可塑層とを含むものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、リード導体の取り出し部分を覆うように、封入材のヒートシール温度では溶融しない絶縁層を設けたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
さらに、リード導体直上のみにマレイン酸ポリオレフィン層を設けたものも知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３１１４１７４号公報
【特許文献２】特許第３５０５９０５号公報
【特許文献３】特許第３５６２１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車載用途のリード部材付電池では、小型電子機器用途のものと比較して全体の大きさが大きくなるため、リード部材を構成するリード導体の厚さ及び幅寸法も大きくなる。
このため、リード導体の両側部において、絶縁フィルム同士が十分に貼り合わされず、絶縁フィルム同士の剥離により、リード導体の両側部に空隙が形成されて電解質媒体が漏出するなどの不具合が生じるおそれがあった。
【０００５】
本発明の目的は、リード導体に絶縁フィルムが確実に貼り合わされた信頼性の高いリード部材、リード部材付蓄電デバイス及びリード部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決することのできる本発明のリード部材は、リード導体の両面側に一対の絶縁フィルムが貼り付けられたリード部材であって、
前記リード導体は、厚さ０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の金属材料からなり、
前記絶縁フィルムは架橋層と接着層とからなり、
前記接着層はメルトフローレートが４ｇ／１０分以上７ｇ／１０分以下のポリプロピレンをベース樹脂とし、その厚さが前記リード導体の厚さの５分の１以上２分の１以下であり、
前記架橋層には、ポリプロピレンをベース樹脂として０．５重量％以上１０重量％以下の架橋助剤及び０．１重量％以上３．０重量％以下のフェノール系酸化防止剤が添加され、前記架橋助剤は分子内に不飽和基を少なくとも２個以上含む化合物からなり、
前記絶縁フィルムの接着層同士が前記リード導体を介して熱融着されて互いに貼り合わされていることを特徴とする。
【０００７】
本発明のリード部材付蓄電デバイスは、上記のリード部材が接続された正極及び負極が電解質媒体とともに封入材で密封され、前記リード部材の前記絶縁フィルムが前記封入材に密着されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明のリード部材の製造方法は、リード導体の両面側に一対の絶縁フィルムを貼り付けるリード部材の製造方法であって、
メルトフローレートが４ｇ／１０分以上７ｇ／１０分以下のポリプロピレンをベースとして厚さが前記リード導体の厚さの５分の１以上２分の１以下である接着層とポリプロピレンをベース樹脂として０．５重量％以上１０重量％以下であり分子内に不飽和基を少なくとも２個以上含む化合物からなる架橋助剤及び０．１重量％以上３．０重量％以下のフェノール系酸化防止剤が添加された架橋層とからなる前記絶縁フィルムを、厚さ０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の金属材料からなる前記リード導体の両面側から前記接着層側を対向させて熱融着により貼り合わせることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のリード部材の製造方法において、温度１６０℃以上２３０℃以下で７秒以上２０秒以下の加熱時間で加熱して前記絶縁フィルムを熱融着させて貼り合わせることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のリード部材及びリード部材の製造方法によれば、メルトフローレートが４ｇ／１０分以上７ｇ／１０分以下のポリプロピレンをベースとし、厚さが導体の厚さの５分の１以上２分の１以下である接着層を有する絶縁フィルムを用いるので、絶縁フィルムがリード導体の周囲を隙間無く埋めるように貼り合わされる。これにより、リード導体の厚さが０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下と厚くても、隙間のできやすいリード導体の両側部における絶縁フィルムの剥離を確実に防止することができる。
また、架橋層は、ポリプロピレンのベース樹脂に０．１重量％以上３．０重量％以下のフェノール系酸化防止剤が添加されているので、架橋層の酸化による劣化を抑制することができる。
このリード部材を用いたリード部材付蓄電デバイスによれば、電解質媒体の漏れなどのない信頼性の高い電池とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のリード部材を備えた非水電解質電池の一例を示す外観図である。
【図２】本発明のリード部材を備えた非水電解質電池の一例を示す透過平面図である。
【図３】リード部材の構成を説明する非水電解質電池の一部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係るリード部材、リード部材付蓄電デバイス及びリード部材の製造方法の実施形態の例について、図面を参照して説明する。
【００１３】
非水電解質蓄電デバイスは、リチウムイオン電池などの非水電解質電池、電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）やリチウムイオンキャパシタなどのキャパシタなどを含む。電気二重層コンデンサでは正極側も負極側もリード部材の導体にはアルミニウムが使用される。リチウムイオン電池やリチウムイオンキャパシタでは正極側のリード部材の導体にはアルミニウムが使用され、負極側では銅が使用される。銅はニッケルメッキして使用されることが多い。非水電解質蓄電デバイスはいずれも袋状または箱状の封入材に電解質が封入され、リード部材が封入材の密閉部分の一部から外に出されている。
以下、非水電解質電池を例にして説明するが、電気二重層コンデンサなどの他の非水電解質蓄電デバイスについても電解質を漏らさないようにリード部材と封入材とが密閉されることは同様である。
【００１４】
図１及び図２に示すように、非水電解質電池（リード部材付蓄電デバイス）１０は、封入材１１と、正極１２及び負極１３に接続されたリード部材２１とを有している。
封入材１１は、周縁部のシール部１６をヒートシールによる熱融着で袋状としたものであり、封入材１１内には、正極１２及び負極１３とともに、正極１２と負極１３との間に設けられた隔膜１４及び非水の溶媒（例えば、有機溶媒）に電解質（例えばリチウム化合物）が溶解された非水電解質媒体１５を含む単一の電気化学セルが、密封して収納されている。
【００１５】
リード部材２１は、非水電解質電池１０のリード線として用いられるもので、平角導体または金属箔などからなるリード導体２２を有している。そして、このリード導体２２が、封入材１１内の正極１２及び負極１３にそれぞれ接続されている。
【００１６】
図３に示すように、封入材１１は、積層フィルム１１ａ，１１ｂ及び金属箔１１ｃからなる積層体であり、最内層の積層フィルム１１ｂには、電解液で溶解されずシール部１１ａから非水電解質媒体１５が漏出するのを防止するのに適したものとして、ポリオレフィン樹脂（例：無水マレイン酸変性低密度ポリエチレンまたはポリプロピレン）が用いられる。最外層の積層フィルム１１ａは、内側の金属箔１１ｃを外傷から保護するためのもので、ポリエチレンテレフタレート（略称ＰＥＴ）等で形成されている。
【００１７】
封入材１１内に収容される電解質としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフランなどの有機溶媒に、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６等の電解質を溶解させた非水電解液や、リチウムイオン伝導性の固体電解質などが用いられる。
【００１８】
リード部材２１は、外部への電気接続のためにシール部１６から取り出され、その取り出し部分では、リード導体２２が絶縁フィルム２３で被覆絶縁されて、封入材１１を形成する金属箔１１ｃと電気的接触が生じないようにしている。
【００１９】
リード導体２２は、厚さ０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下のニッケル、ニッケルめっき銅またはアルミニウムなどの金属材料からなり、車載用途の場合の幅寸法は、例えば、３０ｍｍ、５０ｍｍ、７０ｍｍ、９０ｍｍである。
【００２０】
絶縁フィルム２３は、架橋層２３ａと接着層２３ｂとを有する二層構造であり、接着層２３ｂがメルトフローレート（ＭＦＲ）が４ｇ／１０分以上７ｇ／１０分以下のポリプロピレン（ＰＰ）をベースとした樹脂から形成されている。ここでメルトフローレートは、温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇとした値である。接着層２３ｂの厚さはリード導体２２の厚さの５分の１以上２分の１以下である。
【００２１】
架橋層２３ａはポリプロピレン樹脂をベースとして０．５重量％以上１０重量％以下の架橋助剤、及び０．１重量％以上３．０重量％以下のフェノール系酸化防止剤（例えば、（株）ＡＤＥＫＡ製のアデカスタブＡＯシリーズ）が添加されている。架橋助剤は、分子内に不飽和基を少なくとも２個以上含む化合物からなる。例えば、トリメチロールプロパントリメタクリレート（新中村化学工業（株）製のＮＫエステルＰＭＰＴ）、トリス（２−アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレート(日立化成工業（株）製のＦＡ−７３１Ａ）、トリアリルイソシアヌレート（例えば、日本化成（株）製のＴＡＩＣ（登録商標））、ポリプロピレングリコールアクリレート（日立化成工業（株）製のＦＡ−Ｐ２７０Ａ）、１，３−ジアリル−５−グリシジルイソシアヌレート（四国化成工業（株）製のＤＡ−ＭＧＩＣ）が好ましく使用可能である。
架橋層の厚さは０．０５ｍｍとすれば十分な強度の絶縁フィルムとすることができる。架橋層を不必要に厚くする必要はなく、０．１ｍｍ以下の厚さとするのでよい。
なお、フェノール系酸化防止剤は、接着層２３ｂにも添加されていても良い。
そして、上記の絶縁フィルム２３は、熱融着されて接着層２３ｂ同士が互いに貼り合わされている。
【００２２】
次に、上記構造のリード部材２１の製造方法について説明する。
上記のリード部材２１を製造する場合、リード導体２２の両面側から、それぞれ絶縁フィルム２３をその接着層２３ｂ側を対向させて、加熱部材で絶縁フィルム２３を挟んで絶縁フィルム２３を加熱すると同時に押し合わせて熱融着させて貼り合わせる。
【００２３】
絶縁フィルム２３を熱融着する条件としては、加熱部材の表面の温度を温度１４０℃以上２３０℃以下とし、２秒以上３０秒以下の加熱時間（熱融着時間）とするのが好ましい。温度が低いほど加熱時間を長くし、温度が高いほど加熱時間を短くする。接着層２３ｂが比較的薄い場合は、比較的短い時間の加熱で接着層２３ｂの樹脂を十分に溶かして熱融着させることができる。接着層２３ｂが厚いほど加熱時間を長くする。例えば、リード部材が０．５ｍｍ以上となると接着層２３ｂの厚さは０．１ｍｍ以上が好ましい。接着層２３ｂの厚さがこれ以上の厚さでかつ幅が３０ｍｍ以上の大型の絶縁フィルム２３を熱融着する場合、温度１６０℃〜２３０℃で７秒間〜２０秒間加熱して熱融着させるとよい。
このようにすると、リード導体２２の表裏面に絶縁フィルム２３が隙間なく貼り合わされたリード部材２１が得られる。
【００２４】
このようにして製造されたリード部材２１では、融着時における絶縁フィルム２３の粘度が最適化され、厚いリード導体２２の両面側から貼り合わせた際に、接着層２３ｂがリード導体２２の両側部に良好に入り込み、これにより、絶縁フィルム２３がリード導体２２に良好に接着される。
【００２５】
上記実施形態に係るリード部材及びその製造方法によれば、メルトフローレートが４ｇ／１０分以上７ｇ／１０分以下のポリプロピレンをベースとし、厚さがリード導体２２の厚さの５分の１以上２分の１以下である接着層２３ｂとを有する絶縁フィルム２３を用いるので、絶縁フィルム２３の接着層２３ｂがリード導体２２の周囲を隙間無く埋めるように貼り合わされる。本発明では、接着層２３ｂのベース樹脂であるポリプロピレンのメルトフローレートが４ｇ／１０分以上７ｇ／１０分以下であるので、熱融着時に導体の端で段差が生じる部分に接着層２３ｂを構成する樹脂が素早く移動して、リード導体２２の周囲を隙間なく埋めることができる。特に、リード導体２２の厚さが０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下と厚い場合であっても、隙間のできやすいリード導体２２の両側部における絶縁フィルム２３の剥離を確実に防止することができる。また、接着層２３ｂの厚さがリード導体２２の厚さの５分の１以上２分の１以下であるので、隙間を埋めるに十分な樹脂の量がある。接着層２３ｂが厚くなると長期間の使用により水分が浸入して密封性が悪くなるが、本発明では、接着層２３ｂの厚さをリード導体２２の厚さの２分の１以下とするので、長期信頼性の点でも問題がない。
【００２６】
また、架橋層２３ａに、０．１重量％以上３．０重量％以下のフェノール系酸化防止剤が添加されているので、架橋層２３ａの酸化による劣化を抑制することができ、長期にわたって高い信頼性を得ることができる。
【００２７】
例えば、小型電子機器用途と比較して、厚さが厚く、幅寸法が１０倍以上と大きい車載用途の電池のリード線として用いられるリード導体２２に対しても、絶縁フィルム２３を隙間なく貼り合わせることができ、信頼性の高いリード部材２１とすることができる。
これにより、このリード部材２１を用いた非水電解質蓄電デバイスによれば、長期にわたって電解質媒体１５の漏れなどのない信頼性の高い電池とすることができる。
【実施例】
【００２８】
厚さ０．１ｍｍ、０．５ｍｍまたは１．５ｍｍ、幅寸法５０ｍｍのリード導体の両面側に絶縁フィルムを貼り合わせたリード部材の絶縁フィルムの剥離評価を行った。
【００２９】
（１）評価した絶縁フィルム
（実施例１）
導体の厚さ  ０．１ｍｍ
接着層の厚さ  ０．０２ｍｍ（導体の厚さの１／５）
接着層を構成するポリプロピレンのメルトフローレート：４ｇ／１０分（２３０℃、２．１６ｋｇ）
架橋層の厚さ  ０．０５ｍｍ
架橋層への酸化防止剤の添加量：１重量％
（実施例２）
導体の厚さ  ０．５ｍｍ
接着層の厚さ  ０．１ｍｍ（導体の厚さの１／５）
接着層を構成するポリプロピレンのメルトフローレート：６ｇ／１０分（２３０℃、２．１６ｋｇ）
架橋層の厚さ  ０．０５ｍｍ
架橋層への酸化防止剤の添加量：１重量％
（実施例３）
導体の厚さ  ０．５ｍｍ
接着層の厚さ  ０．２５ｍｍ（導体の厚さの１／２）
接着層を構成するポリプロピレンのメルトフローレート：６ｇ／１０分（２３０℃、２．１６ｋｇ）
架橋層の厚さ  ０．０５ｍｍ
架橋層及び接着層への酸化防止剤の添加量：１重量％
（実施例４）
導体の厚さ  ０．７ｍｍ
接着層の厚さ  ０．３５ｍｍ（導体の厚さの１／２）
接着層を構成するポリプロピレンのメルトフローレート：６ｇ／１０分（２３０℃、２．１６ｋｇ）
架橋層の厚さ  ０．０５ｍｍ
架橋層及び接着層への酸化防止剤の添加量：１重量％
（実施例５）
導体の厚さ  １．５ｍｍ
接着層の厚さ  ０．３ｍｍ（導体の厚さの１／５）
接着層を構成するポリプロピレンのメルトフローレート：７ｇ／１０分（２３０℃、２．１６ｋｇ）
架橋層の厚さ  ０．０５ｍｍ
架橋層への酸化防止剤の添加量：１重量％
（実施例６）
導体の厚さ  １．５ｍｍ
接着層の厚さ  ０．７５ｍｍ（導体の厚さの１／２）
接着層を構成するポリプロピレンのメルトフローレート：７ｇ／１０分（２３０℃、２．１６ｋｇ）
架橋層の厚さ  ０．０５ｍｍ
架橋層への酸化防止剤の添加量：１重量％
（比較例１）
導体の厚さ  ０．１ｍｍ
接着層の厚さ  ０．０２ｍｍ（導体の厚さの１／５）
接着層を構成するポリプロピレンのメルトフローレート：１ｇ／１０分（２３０℃、２．１６ｋｇ）
架橋層の厚さ  ０．０５ｍｍ
架橋層への酸化防止剤の添加量：０．１重量％
（比較例２）
導体の厚さ  ０．５ｍｍ
接着層の厚さ  ０．２５ｍｍ（導体の厚さの１／２）
接着層を構成するポリプロピレンのメルトフローレート：１０ｇ／１０分（２３０℃、２．１６ｋｇ）
架橋層の厚さ  ０．０５ｍｍ
架橋層への酸化防止剤の添加量：０．１重量％
（比較例３）
導体の厚さ  １．５ｍｍ
接着層の厚さ  ０．７５ｍｍ（導体の厚さの１／２）
接着層を構成するポリプロピレンのメルトフローレート：７ｇ／１０分（２３０℃、２．１６ｋｇ）
架橋層の厚さ  ０．０５ｍｍ
架橋層への酸化防止剤の添加なし
（比較例４）
導体の厚さ  １．５ｍｍ
接着層の厚さ  ０．７５ｍｍ（導体の厚さの１／２）
接着層を構成するポリプロピレンのメルトフローレート：７ｇ／１０分（２３０℃、２．１６ｋｇ）
架橋層の厚さ  ０．０５ｍｍ
架橋層への酸化防止剤の添加量：１０重量％
【００３０】
（２）評価方法
絶縁フィルムをリード導体に接着した後、リード部材の長さ方向に垂直な断面となるようにリード部材を切断し、リード導体と絶縁フィルムの接着具合を観察して埋まり性の判定を行う。
６５℃の電解液に１６週間浸漬し、絶縁フィルムの剥離の有無などの接着状態を評価する。
【００３１】
（３）評価結果
実施例１〜６は、何れも絶縁フィルムの剥離がなく良好であった。これは、融着時における絶縁フィルムの粘度が最適化され、厚いリード導体の両面側から貼り合わせた際に、接着層がリード導体の両側部に良好に入り込んだことにより、絶縁フィルムがリード導体に隙間無く接着されていたことによると考えられる。また、適正な量の酸化防止剤が添加されているので、絶縁フィルムの酸化による劣化を抑制することができ、長期にわたって高い信頼性が得られると考えられる。
【００３２】
これに対して、比較例１は、リード導体の側部に隙間が生じることが分かった。これは、メルトフローレートが小さすぎることにより、絶縁フィルムの融着が不十分であったためと考えられる。
また、比較例２は、融着時の加熱により絶縁フィルムが変形してしまった。これは、メルトフローレートが大きすぎることにより、融着時の加熱によって絶縁フィルムが過度に軟化したためと考えられる。
【００３３】
さらに、比較例３は、絶縁フィルムの接着性は良いものの、酸化防止剤がないことより絶縁フィルムが早期に劣化するため、長期信頼性は得られないことがわかった。
また、比較例４は、酸化防止剤が多すぎるため、融着時の加熱によって酸化防止剤が絶縁フィルムの表面に溶け出してしまい、表面がべたつき十分な製品品質が得られないことがわかった。
【符号の説明】
【００３４】
１１：封入材、１２：正極、１３：負極、１５：電解質媒体、２１：リード部材、２２：リード導体、２３：絶縁フィルム、２３ａ：架橋層、２３ｂ：接着層
【図１】
0005402547.tif 000002
【図２】
0005402547.tif 000003
【図３】
0005402547.tif 000004